高性能高速专用钢机丝锥

丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，在生产中应用得非常广泛。

对于小尺寸的内螺纹来说，丝维几乎是唯一的加工刀具。丝维的种类有：手用丝维、机用丝锥、螺母丝锥、挤压丝锥等。

攻丝是属于比较困难的加工工序，因为丝锥几乎是被埋在工件中进行切削，其每齿的加工负荷比其它刀具都要大，并且丝锥沿着螺纹与工件接触面非常大，切削螺纹时它必须容纳并排除切屑，因此，可以说丝锥是在很恶劣的条件下工作的。为了使攻丝顺利进行，应事先考虑可能出现的各种问题。如工件材料的性能、选择什么的刀具及机床、选用多高的切削速度、进给量等。

工件材料的可加工性是攻丝难易的关键。现丝锥生产厂家主要关注的是，发展针对特殊材料加工的丝锥。针对这些材料的性能，改变丝锥切削部分的几何形状，特别是它的前角和下凹量(HOOK)─前面的下凹程度。最高加工速度有时受到机床性能限制。对于较小的丝锥，主轴速度要想达到理想速度[ rpm= (sfm x 3.8)/丝锥直径] ，可能已经超过了主轴最高转速。另一方面，用较大的丝锥高速切削，会产生较大的扭矩，可能比机床提供的马力还大。应用 700psi的内冷却工具，切削速度有可能达到250sfm。而在没有内冷却设施的机床上，切削速度只能达150sfm。丝锥不同于大多数金属切削工具，因为它与工件孔壁接触面积非常大，所以冷却至关重要。如果高速钢丝锥过热，则丝锥会折断、烧损，NORIS公司高性能丝锥的几何形状特点，就是有较大的后角和倒锥。”

上述丝锥的几何形状，再配以特殊的涂层表面(象TiN、TiCN、CrN或TiAlN)，可大大提高丝锥的寿命。这些耐热的、光滑的涂层，减小了切削力并允许在更高的切削速度下攻丝。实际上，较新的高性能丝锥的开发，极大地促进了机床主轴速度和功率的提高。

像车削中硬质合金刀具逐渐替代高速钢刀具一样，硬质合金丝锥也开始更多地用于螺纹孔加工，与高速钢相比，硬质合金硬度高、脆性大，用硬质合金丝锥攻丝，存在切屑处理的问题。虽然如此，硬质合金丝锥对于加工铸铁和铝合金材料，其使用效果很好，丝锥的破损形式主要是机械磨损。

由于汽车工业加工大量的铸铁与铝合金零件，因此使用硬质合金丝锥以获得刀具的长寿命。在加工这些材料的工件时，硬质合金丝锥比高速钢丝锥寿命更长。在汽车工业中，丝推换刀时间的减少明显是个重要因素，而硬质合金丝推的长寿命将使换刀时间最小化。用表面涂层的小螺旋角硬质合金丝锥在硅含量为8%-12%的铝合金工件上攻丝，其效果很好。用亚微细颗粒(Submicron-grain)硬质合金制作的丝锥，可增加刀具韧性而不降低其硬度，在切削淬硬钢、塑料和难加工镍基合金时效果很好。NORIS公司生产的DL15 Ni系列镍合金专用丝锥，在一定条件下，可在镍铬铁合金 Inconel 718上连续攻丝200个螺孔以上，而以前必须重磨才能达到。

丝锥通常分单支或成组的。中小规格的通孔螺纹可用单支丝锥一次攻成。当加工盲孔或大尺寸螺孔时常用成组丝锥，即用 2支以上的丝锥依次完成一个螺孔的加工。成组丝锥有等径和不等径两种设计。等径设计的丝锥,各支仅切削锥长度不同；不等径设计的丝锥,各支螺纹尺寸均不相同，只有最后一支才具有完整的齿形。

为了提高丝锥的切削效率、改善容屑和排屑状况，减少崩齿和折断，现代丝锥有多种新型结构。

①螺尖丝锥：切削部分磨有斜槽，形成负的刃倾角(见刀具)，切削时切屑向前排出，适于加工通孔。

②螺旋槽丝锥：容屑槽为螺旋形，在加工盲孔右旋螺纹时，丝锥要制出右螺旋容屑槽，使切屑向前排出，不刮伤螺纹。

③无槽挤压丝锥：靠挤压孔壁时金属的塑性变形形成螺纹，主要用于加工铝合金、铜等塑性材料，也可加工低碳钢和不锈钢。丝锥前端的挤压锥部是锥形螺纹。为了减少摩擦、降低挤压力,丝锥断面做成多边形。挤压丝锥强度高,特别适于加工直径在6毫米以下的小规格螺孔。

④跳牙丝锥：沿刀齿螺旋线方向相间磨去一齿，因而增大了切屑厚度，有利于断屑和排屑，用于加工不锈钢等工件。

⑤内容屑丝锥：切屑从丝锥的内孔中排出，用于加工大规格螺孔。

⑥自动收缩丝锥：攻丝完毕后丝锥刀齿能自动向内收缩，以便快速退出。

⑦拉削丝锥：是一把刀齿分布在螺旋线上的拉刀，常用于加工梯形和方牙螺纹。

⑧硬质合金丝锥：主要用于加工铸铁和有色金属，切削效率和刀具寿命较高。

(1)攻丝时，先插入头锥使丝锥中心线与钻孔中心线一致。

(2)两手均匀的旋转并略加压力使丝锥进刀，进刀后不必再加压力。 (3)每转动丝锥一次反转约45°以割断切屑，以免阻塞。

(4)如果丝锥旋转困难时不可增加旋转力，否则丝锥会折断。

螺纹是机械零件连接最常见的方法，而丝锥又是加工内螺纹最常用的工具。正确地选用丝锥加工内螺纹，可以保证螺纹连接的质量，提高丝锥的使用寿命。

国产机用丝锥都标志中径公差带代号：H1、H2、H3分别表示公差带相同的位置，但公差值是不同的。手用丝锥的公差带代号为H4，公差值、螺距及角度误差比机用丝锥大，材质、热处理、生产工艺也不如机用丝锥。H4按规定可以不标志。丝锥中径公差带所能加工的内螺纹公差带等级如下：丝锥公差带代号 适用内螺纹公差带等级

H1 4H、5H

H2 5G、6H

H3 6G、7H、7G

H4 6H、7H

有些企业使用进口丝锥，德国制造商常标志为ISO1 4H、ISO2 6H、ISO3 6G（国际标准ISO1-3与国家标准H1-3是等同的），这样就把丝锥公差带代号及可加工的内螺纹公差带都标上了。

常见的普通螺纹有三种制式：公制，英制，统一制（也称美制）。公制是以毫米为单位，齿形角60度的螺纹。例如：M8X1-6H表示直径8毫米的公制细牙螺纹，螺距1毫米，6H的内螺纹公差带。

英制是以英寸为单位，齿形角55度的螺纹。例如：BSW 1/4-20表示直径1/4英寸，粗牙螺距每英寸20牙，这种螺纹已很少使用。另统一制是以英寸为单位，齿形角60度的螺纹。

直径小于1/4英寸，常用编号表示，由0号至12号分别表示0.06英寸至1/4英寸的直径规格。美国主要使用的仍是统一制螺纹。

我们经常使用的是：直槽丝锥、螺旋槽丝锥、螺尖丝锥、挤压丝锥，其性能各有所长。

直槽丝锥通用性最强，通孔或不通孔、有色金属或黑色金属均可加工，价格也最便宜。但是针对性也较差，什么都可做，什么都不是做得最好。螺旋槽丝锥比较适合加工不通孔螺纹，加工时切屑向后排出。由于螺旋角的缘故，丝锥实际切削前角会随螺旋角增大而加大。

经验告诉我们：加工黑色金属的，螺旋角选的小一点，一般在30度左右，保证螺旋齿的强度。加工有色金属的，螺旋角选的大一点，可在45度左右，切削锋利一些。 螺尖丝锥加工螺纹时切屑向前排出。挤压丝锥比较适合加工有色金属。

丝锥分类

1.按驱动不同分:手用丝锥和机用丝锥

2. 按加工方式分:切削丝锥和挤压丝锥

3. 按被加工螺纹分: 公制粗牙丝锥,公制细牙丝锥,管螺纹丝锥等

4.根据其形状分为直槽丝锥，螺旋槽丝锥和螺尖丝锥。

它通用性最强，切削锥部分可以有2、4、6牙，短锥用于不通 孔，长锥用于通孔。只要底孔足够深，就应尽量选用切削锥长一些的，这样分担切削负荷的齿多一些，使用寿命也长一些。

比较适合加工不通孔螺纹，经验告诉我们：加工黑色金属的，螺旋角选的小一点，一般在30度左右，保证螺旋齿的强度。加工有色金属的，螺旋角选的大一点，可在45度左右，切削锋利一些。

其显著特点是在头部开一个足够大的容屑槽，采用特殊的设 计以达到较高的加工质量。尤其在大螺纹加工方面优势显著。广泛应用在风力发电、汽轮机、造船、矿山石油等行业。

加工螺纹时切屑向前排出，通孔螺纹应优先采用螺尖丝锥。

根据使用方法，常分为手用丝锥、机用丝锥、螺母丝锥（用于在螺母加工机床上切制螺纹）、板牙丝锥（用于切制和校正板牙螺纹）、管螺纹丝锥和锥形螺纹丝锥。

是切制普通螺纹的标准丝锥。实际上两者的结构和工作原理基本相同。

1、攻丝时端面孔口要倒角；丝锥要与工件的孔同轴；攻丝开始时应施加轴向压力，使丝锥切入，切入几圈之后就不再需要施加轴向力。

2、当丝锥校准部分进人螺孔后，每正转半圈到一圈就要退回1/4，1/2圈，使切屑碎断后再往下攻；攻下通孔时，要经常退出丝锥进行排屑。

3、在钢类工件上攻丝时要加切削液在铸铁工件上攻丝时，可加少许煤油；用了头攻后，再用二攻、三攻时，必须将丝锥旋入螺孔。

4、套丝时工件端部要倒角，扳牙端面应与工件轴线垂直；套丝开始时要施加轴向压力，转动压力相应的要大一些；当扳牙在工件上切出螺纹时，就不要再加压力。

5、套丝时为使切屑碎断，排出及时，应经常的反转扳牙。

6、工件应牢固地固定在夹、卡具上；当丝锥折断时，不要用手去触摸折掉处，用夹錾或样冲剔出，断丝时必须要戴好防护镜。

丝锥螺纹底孔加工时，底孔直径偏小，排屑不好造成切屑堵塞；攻盲孔丝锥螺纹时，钻孔的深度不够；攻丝锥螺纹的速度太高过快；攻丝锥螺纹用的丝锥与丝锥螺纹底孔直径不同轴；丝锥刃磨参数的选择不合适；被加工件硬度不稳定；丝锥使用时间过长，过度磨损。

正确地选择丝锥螺纹底孔的直径；刃磨刃倾角或选用螺旋槽丝锥；钻底孔的深度要达到规定的标准；适当降低切削速度，按标准选取；攻丝锥螺纹时校正丝锥与底孔，保证其同轴度符合要求，并且选用浮动攻丝锥螺纹夹头；增大丝锥前角，缩短切削锥长度；保证工件硬度符合要求，选用保险夹头；发现丝锥磨损应及时更换。

丝锥前角选择过大；丝锥每齿切削厚度太大；丝锥的淬火硬度过高；丝锥磨损严重。

适当减小丝锥前角；适当增加切削锥的长度；降低硬度并及时更换丝锥。

攻丝锥螺纹时速度过高；丝锥刃磨参数选择不合适；切削液选择不当，使用不充分；工件的材料硬度过高；丝锥刃磨时，产生烧伤现象。

适当降低切削速度；减小丝锥前角，加长切削锥的长度；选用润滑性好的切削液；对被加工工件进行适当的热处理；正确的刃磨丝锥。

丝锥的中径精度等级选择不当；切削液选择不合理；攻丝锥螺纹的速度过高；丝锥与工件丝锥螺纹底孔同轴度差；丝锥刃磨参数选择不合适；刃磨丝锥产生毛刺；丝锥切削锥长度过短。

选择合适精度等级的丝锥中径；选择适宜的切削液并适当降低切削速度；攻丝锥螺纹时校正丝锥和丝锥螺纹底孔同轴度；采用浮动夹头；适当减小前角与切削锥后角；消除刃磨丝锥产生的毛刺，并适当增加切削锥长度。

丝锥的中径精度等级选择不当；丝锥刃磨参数不合适；丝锥磨损；切削液选择不合适。 选择适宜精度等级的丝锥中径；适当加大丝锥前角和切削锥度；更换磨损过大的丝锥；选用润滑性好的切削液。

丝锥刃磨参数不合适；工件的材料硬度过低；丝锥刃磨质量差、切削液选择不当；攻丝锥螺纹的削速度太高；丝锥磨损大。

适当加大丝锥前角，减小切削锥度；进行热处理，适当提高工件硬度；保证丝锥前刀面有较低的表面粗糙度值；选择润滑性好的切削液；适当降低切削速度；更换已磨损的丝锥。

（1）工件上螺纹底孔的孔口要倒角，通孔螺纹两端都倒角。

（2）工件夹位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平或竖直位置，使攻丝容易判断丝锥轴线是否垂直于工件的平面。

（3）在攻丝开始时，要尽量把丝锥放正，然后对丝锥加压力并转动绞手，当切入1-2圈时，仔细检查和校正丝锥的位置。一般切入3-4圈螺纹时，丝锥位置应正确无误。以后，只须转动绞手，而不应再对丝锥加压力，否则螺纹牙形将被损坏。

（4）攻丝时，每扳转绞手1/2-1圈，就应倒转约1/2圈，使切屑碎断后容易排出，并可减少切削刃因粘屑而使丝锥轧住现象。

（5）攻不通的螺孔时，要经常退出丝锥，排除孔中的切屑。

（6）攻塑性材料的螺孔时，要加润滑冷却液。对于钢料，一般用机油或浓度较大的乳化液要求较高的可用菜油或二硫化钼等。对于不锈钢，可用30号机油或硫化油。

（7）攻丝过程中换用后一支丝锥时，要用手先旋入已攻出的螺纹中，至不能再旋进时，然后用绞手扳转。在末锥攻完退出时，也要避免快速转动绞手，最好用手旋出，以保证已攻好的螺纹质量不受影响。

（8）机攻时，丝锥与螺孔要保持同轴性。

（9）机攻时，丝锥的校准部分不能全部出头，否则在反车退出丝锥时会产生乱牙。

氧化处理就是把高速钢丝维放入500-550℃的水蒸气中，使其表面形成Fe3O4被膜的一种表面处理方法。氧化处理法也叫高压蒸气处理法。

铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4三种，其中FeO只能在570℃以上才能生成，所以它在高速钢丝锥的表面处理层中不存在，丝锥表层中有Fe3O4（黑铁）和Fe2O3（红铁）两种，而后者对丝锥的切削性没有益处，经过高质量地表面处理后，丝锥的处理层为Fe3O4被膜，装面美观，呈蓝黑色，表层厚度为1-3um。

1.氧化特点

氧化处理之所以能提高丝锥的性能是因为表面层为多孔质，对冷却液吸附性好，能起到减小磨擦的作用。同时，能防止丝锥与被切削材料间的粘结。此外还除去了制作丝锥时残留在其表面的磨削应力。

但需注意的是，氧化处理所生成的被膜并不能提高丝锥表面层的硬度，即，被膜本身并没有耐磨性。

2.适用范围

经氧化处理的丝锥对不锈钢、铸钢、碳素钢、镍钢、铬钢等易产生粘结的被切削材料效果很好，几乎可适用于所有钢件的加工。

但应注意的是氧化处理对铝合金，压铸铝合金，黄铜等非金属类材料并没有特别好的效果，甚至有可能降低丝锥的切削性能。

氧化处理广泛用于各种类型的丝锥（请参看NORIS丝锥介绍）。

3.切削性能

当用刃倾角丝锥加工易产生粘结的不锈钢（奥氏体系）工件时，氧化处理能提高的丝锥寿命10倍以上。这点从NORIS通用丝锥加工碳素钢的实验例中也可看出，氧化处理显著地提高了丝锥寿命。

1.螺旋槽丝锥

螺旋槽丝锥比较适合加工不通孔螺纹（也叫盲孔），加工时切屑向上排出。由于螺旋角的缘故，丝锥实际切削前角会随螺旋角增大而加大。经验告诉我们：加工黑色金属的，螺旋角选的小一点，一般在30度左右，保证螺旋齿的强度，利于延长丝锥寿命。加工有色金属比如铜铝镁锌等螺旋角选的大一点，可在45度左右，切削锋利一些，利于排屑。

2.先端丝锥

先端丝锥加工螺纹时切屑向下直接排出，它的芯部尺寸设计比较大，强度较好，可承受较大的切削力。加工有色金属、不锈钢、黑色金属效果都很好，通孔螺纹应优先采用先端丝锥。